ホールドタイムの謎

めちゃくちゃなことを言っているかもしれないので，以下の記述を鵜呑みにしないように．

同期設計では，セットアップ時間よりも早くデータが到着して，そのデータがホールド時間よりも長く維持できていなくてはならないと思っていた．ところが，これが微妙に違っていることに気付いた．セットアップ時間は良いのだが，ホールド時間ってのは，現データを維持するのではなく，ホールド時間が終わるまでに次のデータが来てはいけないって制約らしい．本当か？じゃあ，次のデータが来なければ，ホールド時間中にデータが暴れても良いってこと？そんなはずはないと思うのだが，どうもそうらしい．

FFの中身に立ち戻って考えると理解できるのだろうか．FFの中身って，インバータが二組くるっと回って繋がっている（うわっ，誤解を生みそうな表現だ．インバータ2個のループ回路が前段と後段にあるという意味だ）．クロックがHighになると前段のインバータの入り口が遮断される．遮断される直前に入力データが変わってしまうと，前段のインバータ出力が安定した値に落ち着かないかもしれないので，あんまり直前は困るよってのがセットアップ時間．ここまでは良い．

クロックがHighの間は入り口は遮断されているので，入力データがどんなに暴れていようと知ったことじゃない．ここまでも良い．そうこうしているうちにクロックはLowになる．すると入り口が繋がる．これからは入力データが変わると前段のインバータ入力が変わるので，前段の出力はころころ変わるかもしれない．ころころ変わっているのは良いが，次にクロックがHighになるちょっと前（セットアップ時間）までには変わるのは止めてくれよとなる．

これまで書いたことを振り返ると，クロックがHighになった後は入り口は遮断されている訳だから，入力データがどんなに暴れていてもかまわない．つまり，入力データが維持されていなくても良いってことになる．ホールド時間中にデータが暴れても良いってことだ．これで疑問の半分は解けた．もう半分の疑問は，ホールド時間中に次のデータが来てしまったらどうなるかってことだ．入り口が遮断されているのだから，次のデータが来ても良いじゃないかと思う．あれ？おかしいぞ．ホールド時間の意味が無いってことじゃないか．ええっ？どこで間違えたのだろう．

もっと考えてみよう．クロックで開閉するスイッチについて良く考えてみると，クロックがHighになってすぐにFFの入り口が遮断される訳じゃない．Highになってから徐々に遮断されていくだろう．遮断しきる前に入力データが変わってしまっては前段が不安定になる．これがホールド時間ってことじゃないだろうか．たぶんそうだ．これで残り半分の疑問も解決した．めでたし，めでたしかな．